Magnetron sputtering deposition of tantalum oxide (Ta2O5) films onto titanium surface for biomedical applications : electrochemical behavior, biocompatibility and microbiologic analysis

Autor: Beline, Thamara, 1991
Přispěvatelé: Barão, Valentim Adelino Ricardo, 1983, Silva, Jose Humberto Dias da, Caldas, Ricardo Armini, Nociti Junior, Francisco Humberto, Mesquita, Marcelo Ferraz, Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Odontologia de Piracicaba, Programa de Pós-Graduação em Clínica Odontológica, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
Popis: Orientador: Valentim Adelino Ricardo Barão Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba Resumo: Este trabalho objetivou o desenvolvimento e otimização das propriedades de filmes de óxido de tântalo (TaxOy) depositados por pulverização catódica sobre a superfície de titânio comercialmente puro (Ticp). Inicialmente, filmes de TaxOy com diferentes estruturas (amorfa ou cristalina) foram desenvolvidos dependendo dos diferentes fluxos de oxigênio e parâmetros utilizados. As propriedades ópticas, morfologia, rugosidade, composição química e energia de superfície foram avaliadas. Além disso, o impacto dos filmes de TaxOy na adesão inicial de Streptococcus sanguinis foi investigada. A morfologia e espalhamento de células da linhagem MC3T3E1 na superfície de Ta2O5 cristalina foram avaliados. A análise de difratografia de raios-X (DRX) revelou que o grupo depositado em 8 sccm de O2 (600 °C/400 W) mostrou cristalização correspondente à fase beta-Ta2O5. As análises ópticas mostraram que o grupo depositado de 4 sccm de O2 (200 °C/ 300W) a 8 sccm de O2 (600°C/300W) e 10 sccm de O2 (200 °C/ 300W) exibiram franjas de interferência regulares, sugerindo alta homogeneidade dos filmes. A superfície cristalina beta-Ta2O5 exibiu maior rugosidade e energia de superfície que os demais grupos (p0,05). Posteriormente, foi desenvolvido um segundo estudo in vitro que, além de avaliar as propriedades físico-químicas, analisou as performances eletroquímicas e biológicas do filme de Ta2O5 cristalino. Discos de Ticp foram divididos em dois grupos: Ticp polido (controle) e Ticp tratado com filme de Ta2O5 (experimental). Testes de caracterização como DRX, microscopia de força atômica (MFA), energia de superfície e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS) foram realizados. O ensaio eletroquímico foi conduzido em simulador de fluido corpóreo (SFC) e o potencial de circuito aberto, espectroscopia de impedância eletroquímica e testes potenciodinâmicos foram realizados. A adsorção de albumina e fibrinogênio foi investigada através da microbalança eletroquímica de cristal de quartzo (EQCM). Células da linhagem MC3T3-E1 foram cultivadas nas superficies de Ticp e os ensaios metabólicos (MTT) e morfológicos (MEV) foram realizados após 1, 2 e 4 dias de cultura. A microscopia de fluorescência foi usada para avaliar a morfologia após 1 e 2 dias de cultura. A mineralização foi avaliada através do ensaio de Alizarina após 4, 7 e 14 dias. Os níveis de expressão do fator de transcrição 2 relacionado com Runt (RUNX2), fosfatase alcalina (ALP), osteocalcina (OC) e colágeno tipo I (Col-1) foram avaliados após 1, 2 e 3 dias. A bioatividade foi avaliada após a imersão das amostras em SFC por 14 dias. Mudanças na topografia de superfície foram notadas na análise de MFA para o grupo Ta2O5. O grupo Ta2O5 exibiu maiores valores de rugosidade e energia de superfície (p0,05). O filme de Ta2O5 impactou positivamente na morfologia e espalhamento celular. Na análise de mineralização, quando comparado ao Ticp, o grupo Ta2O5 mostrou maior concentração de íons de cálcio no 14° dia (p.05). Subsequently, a second in vitro study was developed which, in addition to evaluating the physical and chemical properties, analyzed the electrochemical and biological performances of the crystalline Ta2O5 film. CpTi disks were randomly divided into two groups: polished cpTi (control) and cpTi treated with Ta2O5 film (experimental). Surfaces were characterized by XRD, atomic force microscopy (AFM), surface energy and x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The electrochemical tests were conducted in simulated body fluid (SBF) and the open circuit potential, electrochemical impedance spectroscopy and potentiodynamic tests were performed according to the standardized method of three-cell electrodes. For biological assay, the protein adsorption of albumin and fibrinogen were investigated by electrochemical quartz crystal microbalance (EQCM). MC3T3-E1 cells were cultured on the cpTi surfaces and the metabolic analysis (MTT) and the morphology (SEM) were evaluated after 1, 2 and 4 days. Also, fluorescence microscopy was used to evaluate the morphology after 1 and 2 days of cell culturing. The mineralization was determined via staining with Alizarin Red-S after 4, 7 and 14 days. The expression levels of runt-related transcription factor 2 (RUNX2), alkaline phosphatase (ALP), osteocalcin (OC), Collagen-1 (Col-1) were analyzed after 1, 2 and 3 days. The bioactivity was evaluated by immersion of the coating in SBF for 14 days. Changes in surface topography were noted in AFM analysis for Ta2O5 group. Higher values of surface roughness and surface energy were found for Ta2O5 group (p.05). Morphology analysis revealed that Ta2O5-treated surface positively impacted the cell morphology and spreading. In the mineralization test, Ta2O5 group showed the highest calcium ion concentration values when compared with cpTi surface on day 14 (p
Databáze: OpenAIRE
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